(57)【要約】【課題】  特殊な光学素子を用いることなく消光比の低下を抑制することができる復調器およびそれを備えた受信装置を提供する。【解決手段】  復調器（５０）は、差動位相変調光信号を、第１光路を経由する第１分岐光と第２光路を経由する第２分岐光とに分岐する分岐手段（５１）と、第１光路を経由した第１分岐光と第２光路を経由した第２分岐光とを合波干渉させる合波干渉手段（５５）と、合波干渉手段で合波干渉する第１分岐光と第２分岐光との間の各偏波の位相差の差を緩和する複屈折媒体（５４）を備える。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
差動位相変調光信号を、第１光路を経由する第１分岐光と第２光路を経由する第２分岐光とに分岐する分岐手段と、
前記第１光路を経由した前記第１分岐光と前記第２光路を経由した前記第２分岐光とを合波干渉させる合波干渉手段と、
前記合波干渉手段で合波干渉する前記第１分岐光と前記第２分岐光との間の各偏波の位相差の差を緩和する複屈折媒体と、を備えることを特徴とする復調器。
【請求項２】
前記複屈折媒体の複屈折率を調整するための複屈折率調整手段を備えることを特徴とする請求項１記載の復調器。
【請求項３】
前記複屈折媒体における入射面は、入射光に対して斜めに配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の復調器。
【請求項４】
前記複屈折媒体は、結晶ｃ軸が入射光に対して斜めになるように配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の復調器。
【請求項５】
前記複屈折媒体は、サファイアであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の復調器。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の復調器と、
前記合波干渉手段によって合波干渉された光信号を受信する受光素子と、を備えることを特徴とする受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、復調器およびそれを備えた受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
波長分割多重方式（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）を採用する光ファイバ通信においては、差動位相変調方式等によって変調された光信号は、遅延干渉計を備える復調器によって復調される。この場合、位相の差は受信した信号の波長に応じて異なるので、位相を調整する機構が必要となる。例えば、光路上の媒質に熱を加えて媒質の屈折率を調整することによって、位相を調整する技術が知られている。
【０００３】
一方、光通信の伝送路は、偏波がランダムに変動する。したがって、受信装置は、消光比の低下を抑制するために、全ての偏波に対して特性を維持する必要がある。しかしながら、各偏波に対してデモジュレータの最適な位相調整量が異なると、性能が大きく劣化するおそれがある。この問題に対して、従来は各偏波の位相変動が小さい特殊なビームスプリッタを使った遅延干渉計を用いた技術（例えば、特許文献１参照）等が用いられてきた。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−８０３０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、各偏波の位相変動が小さい特殊なビームスプリッタの性能を実現するためには制約が多く、高コスト化が問題になる。また、ビームスプリッタの性能がデモジュレータの性能に直結し、デモジュレータとして補正する手段がなかった。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、特殊な光学素子を用いることなく消光比の低下を抑制することができる復調器およびそれを備えた受信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、明細書開示の復調器は、差動位相変調光信号を、第１光路を経由する第１分岐光と第２光路を経由する第２分岐光とに分岐する分岐手段と、第１光路を経由した第１分岐光と第２光路を経由した第２分岐光とを合波干渉させる合波干渉手段と、合波干渉手段で合波干渉する第１分岐光と第２分岐光との間の各偏波の位相差の差を緩和する複屈折媒体と、を備えるものである。
【０００８】
上記課題を解決するために、明細書開示の受信装置は、第１光路を経由する第１分岐光と第２光路を経由する第２分岐光とに差動位相変調光信号を分岐する分岐手段と第１光路を経由した第１分岐光と第２光路を経由した第２分岐光とを合波干渉させる合波干渉手段と合波干渉手段で合波干渉する第１分岐光と第２分岐光との間の各偏波の位相差の差を緩和する複屈折媒体とを備える復調器と、合波干渉手段によって合波干渉された光信号を受信する受光素子と、を備えるものである。
【発明の効果】
【０００９】
明細書開示の復調器およびそれを備えた受信装置によれば、特殊な光学素子を用いることなく消光比の低下を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は、実施例１に係る復調器５０を含む差動位相変調（ＤＰＳＫ：Differential Phase Shift Keying）光伝送システム１００の全体構成を説明するブロック図である。図１を参照して、光伝送システム１００は、複数の光源１０、複数の位相変調器２０、波長合波器３０、波長分波器４０、複数の復調器５０および複数の受信機６０を含む。
【００１２】
各光源１０は、互いに異なる波長の光信号を出射する。位相変調器２０は、光源１０から出射された光信号を受信する。位相変調器２０は、光源１０から受信した光信号から位相変調信号を生成する。各位相変調器２０によって生成された位相変調信号は、波長合波器３０に入力される。波長合波器３０は、入力された複数の位相変調信号を合波する。合波された位相変調信号は、光伝送路等を介して波長分波器４０に入力される。波長分波器４０は、入力された位相変調信号を波長ごとに分波する。分波された各位相変調信号は、各復調器５０に入力される。
【００１３】
復調器５０は、分波された位相変調信号を復調する。この場合、復調器５０は、位相変調信号とその変調レートの１周期（１ｓｙｍｂｏｌ）遅延させた信号とを干渉させることによって、位相変調信号を復調する。各復調器５０によって合波干渉された信号は、受信機６０によって受信される。以上の過程により、ＤＰＳＫ光伝送が行われる。
【００１４】
図２は、復調器５０の詳細を説明するブロック図である。復調器５０は、マッハツェンダ型の復調器である。図２を参照して、復調器５０は、パワースプリッタ５１、ミラー５２、位相調整媒体５３、複屈折媒体５４、パワースプリッタ５５およびプリズムミラー５６を備える。図２においては、Ｘ軸方向に位相変調信号７１が入力される。
【００１５】
復調器５０に入力される位相変調信号７１は、パワースプリッタ５１に入力される。パワースプリッタ５１は、分岐手段として機能し、位相変調信号７１を、第１光路を経由する第１分岐光７２と第２光路を経由する第２分岐光７３とに分岐する。図２においては、パワースプリッタ５１は、位相変調信号７１をＹ軸方向の第１分岐光７２とＸ軸方向の第２分岐光７３とに分岐する。ミラー５２は、第１分岐光７２をＸ軸方向に反射する。ミラー５２によって反射された第１分岐光７２は、位相調整媒体５３および複屈折媒体５４を透過し、パワースプリッタ５５に対してＸ軸方向に入力される。
【００１６】
第２分岐光７３は、プリズムミラー５６によってＹ軸方向に反射される。この場合、第２分岐光７３は、プリズムミラー５６のプリズム部を通過してミラー部で反射される。プリズムミラー５６によって反射された第２分岐光７３は、パワースプリッタ５５に対してＹ軸方向に入力される。本実施例においては、プリズムミラー５６は、パワースプリッタ５５に入力される第１分岐光７２と第２分岐光７３との間に１ｓｙｍｂｏｌ遅延が生じるような屈折率および厚みを有する。
【００１７】
位相調整部材５３は、第１分岐光７２と第２分岐光７３との間の位相差を調整するための部材である。例えば、復調器５０の温度調整等によって所望の屈折率に調整可能な材料からなる。複屈折媒体５４は、各偏波に対して異なる屈折率を有する媒体である。
【００１８】
本実施例に係る復調器５０においては、第１光路は、パワースプリッタ５１からミラー５２、位相調整媒体５３および複屈折媒体５４を経由してパワースプリッタ５５に入力される経路である。第２光路は、パワースプリッタ５１からプリズムミラー５６を経由してパワースプリッタ５５に入力される経路である。
【００１９】
パワースプリッタ５５は、合波干渉手段として機能する。パワースプリッタ５５において、第１分岐光７２は、第２分岐光７３と合波干渉した後に復調信号７４としてＸ軸方向に出射される。また、第２分岐光７３は、第１分岐光７２と合波干渉した後に復調信号７５としてＹ軸方向に出射される。復調信号７４は、正相出力として、受信機６０のフォトダイオード６１によって受信される。復調信号７５は、逆相出力として、受信機６０のフォトダイオード６２によって受信される。
【００２０】
ここで、復調器５０に入力される位相変調信号７１の偏波の位相は、復調器５０に含まれる光学部品に起因して変動する。例えば、第１分岐光７２のＳ波およびＰ波の電界は、下記式（１）および（２）によって表される。また、第２分岐光７３のＳ波およびＰ波の電界は、下記式（３）および（４）によって表される。
Ｅ（ｔ）＝Ａｅｘｐ（−ｊｗｔ＋ｋｚ＋φｓ）  （１）
Ｅ（ｔ）＝Ａｅｘｐ（−ｊｗｔ＋ｋｚ＋φｐ）  （２）
Ｅ（ｔ）＝Ｂｅｘｐ（−ｊｗｔ＋ｋｚ´＋θｓ）  （３）
Ｅ（ｔ）＝Ｂｅｘｐ（−ｊｗｔ＋ｋｚ´＋θｐ）  （４）
Ｅ（ｔ）：時間ｔ後の電界
Ａ、Ｂ：振幅
ｊ：虚数単位
ｗ：各周波数
ｋ：波数（２π／λ）
ｚ：第１光路の距離
ｚ´：第２光路の距離
【００２１】
第１分岐光７２のＳ波と第２分岐光７３のＳ波との位相差は、（φｓ−θｓ）である。第１分岐光７２のＰ波と第２分岐光７３のＰ波との位相差は、（φｐ−θｐ）である。これらの差である位相変動量ψｅｒｒｏｒ＝（φｓ−θｓ）−（φｐ−θｐ）が大きいと、消光比が劣化してしまう。そこで、本実施例においては、複屈折媒体５４は、パワースプリッタ５５において合波干渉する第１分岐光７２と第２分岐光７３との間の各偏波（Ｓ波およびＰ波）の位相差の差（位相変動量ψｅｒｒｏｒ）を緩和する複屈折率を有する。
【００２２】
本実施例においては、複屈折媒体５４としてサファイア板等を用いる。サファイア板の結晶ｃ軸が光入射方向と非平行である場合、サファイア板において複屈折が発生する。例えば、サファイア板は、常光に対しては１．７６８の屈折率を有し、異常光に対しては１．７６〜１．７６８の屈折率を有する。このサファイア板の結晶軸の方向、厚み、光入射角に対する角度を調整することによって、Ｐ波に対する屈折率とＳ波に対する屈折率とを調整することができる。
【００２３】
復調器５０で発生する位相変動量ψｅｒｒｏｒは、復調器５０を構成する光学部品に基づいて定まる。したがって、復調器５０を構成する光学部品が決定されれば、復調器５０で発生する位相変動量ψｅｒｒｏｒが定まる。復調器５０の位相変動量ψｅｒｒｏｒは、容易に測定される。この測定結果に基づいて、最適な複屈折媒体５４を選択することによって、復調器５０で発生する位相変動量ψｅｒｒｏｒを補正することができる。
【００２４】
図３は、複屈折媒体５４を用いた場合の効果を説明するための図である。図３（ａ）は、複屈折媒体５４を用いなかった場合の合波干渉されたＰ波およびＳ波の出力強度を説明するための図である。図３（ａ）においては、Ｐ波とＳ波との間に９０度の位相変動量ψｅｒｒｏｒが生じている。
【００２５】
図３（ａ）を参照して、Ｐ波とＳ波との間で位相変動量が生じていると、Ｓ波のピークとＰ波のピークとがずれてしまう。それにより、Ｓ波およびＰ波が混ざった全偏波における消光比が小さくなってしまう。なお、図３（ａ）において、消光比は、出力強度の最大値と最小値との差である。
【００２６】
図３（ｂ）は、位相変動量ψｅｒｒｏｒと消光比との関係を説明するための図である。図３（ｂ）を参照して、位相変動量ψｅｒｒｏｒが大きくなるにつれて、消光比は劣化する。したがって、大きい消光比を得るためには、できるだけ位相変動量ψｅｒｒｏｒを小さくすることが好ましい。
【００２７】
図３（ｃ）は、複屈折媒体５４を用いた場合の消光比を説明するための図である。図３（ｃ）を参照して、複屈折媒体５４を用いることによって、消光比の劣化を抑制することができる。これは、複屈折媒体５４を用いることによって位相変動量ψｅｒｒｏｒが抑制されるからである。さらに入射角に対する複屈折媒体５４の角度を調整することによって、最適な消光比を得ることができる。
【００２８】
（変形例１）
図４は、入射光に対して複屈折媒体５４の結晶ｃ軸を傾斜させた場合の復調器５０の模式的ブロック図である。このように、複屈折媒体５４を傾斜させずに、結晶軸を傾斜させることによって、位相変動量ψｅｒｒｏｒを補正してもよい。
【００２９】
（変形例２）
図５は、入射光を軸として複屈折媒体５４を回転させることが可能な複屈折率調整手段について説明するための斜視図である。図５を参照して、複屈折媒体５４は、複屈折媒体５４を回転可能に支持する支持体５４ａによって支持されている。この場合、複屈折媒体５４を回転させることによって、複屈折媒体５４の複屈折率を調整することができる。
【００３０】
なお、複屈折媒体５４は、第１光路および第２光路のいずれに配置されていてもよい。その場合においても、複屈折媒体５４が位相変動量ψｅｒｒｏｒを緩和する複屈折率を有していれば、消光比の低下を抑制することができる。
【実施例２】
【００３１】
図６は、実施例２に係る復調器５０ａのブロック図である。復調器５０ａは、マイケルソン型の復調器である。図６を参照して、復調器５０ａは、ハーフミラー８１、ミラー８２、複屈折媒体８３およびミラー８４を備える。
【００３２】
ハーフミラー８１は、入力される光を分岐する分岐手段として機能する。ハーフミラー８１は、入力された光を、第１光路を経由する第１分岐光と第２光路を経由する第２分岐光とに分岐する。第１分岐光は、ミラー８２によって反射し、再度ハーフミラー８１に入力される。したがって、第１光路は、ハーフミラー８１とミラー８２との間を往復する経路である。
【００３３】
第２分岐光は、複屈折媒体８３を透過してミラー８４によって反射され、再度複屈折媒体８３を透過してハーフミラー８１に入力される。したがって、第２光路は、ハーフミラー８１とミラー８４との間を往復する経路である。
【００３４】
ハーフミラー８１は、合波干渉手段としても機能する。第１光路を経由してハーフミラー８１に入力された第１分岐光は、第２光路を経由した第２光信号と合波干渉した後に出射されて受信機６０のフォトダイオード６１において受光される。第２光路を経由してハーフミラー８１に入力された第２分岐光は、第１光路を経由した第１分岐光と合波干渉した後に出射されて受信機６０のフォトダイオード６２において受光される。
【００３５】
本実施例においては、複屈折媒体８３は、ハーフミラー８１において合波干渉する第１分岐光と第２分岐光との間の各偏波の位相差の差（位相変動量ψｅｒｒｏｒ）を緩和する複屈折率を有する。それにより、消光比の低下を抑制することができる。
【実施例３】
【００３６】
図７は、実施例３に係る復調器５０ｂのブロック図である。図７を参照して、復調器５０ｂは、実施例１または実施例２の復調器が２つ（復調器５０ａ１および復調器５０ａ２）設けられた構造を有する。例えば、パワースプリッタ５８を用いて２つに分岐された光信号が各復調器に入力される。
【００３７】
スキュー調整は復調器５０ａ１と復調器５０ａ２とに入力される光信号の光周波数（例えば、約２００ＴＨｚ）における相対的位相差が０度になるように調整される。
【００３８】
復調器５０ａ１における複屈折媒体５４ａ１は、パワースプリッタ５１ａ１によって分岐された第１光路上に配置される。複屈折媒体５４ａ１は、パワースプリッタ５５ａ１において合波干渉する第１分岐光と第２分岐光との間の各偏波の位相差の差（位相変動量ψｅｒｒｏｒ）を緩和する複屈折率を有する。
【００３９】
復調器５０ａ２における複屈折媒体５４ａ２は、パワースプリッタ５１ａ２によって分岐された第１光路に配置される。複屈折媒体５４ａ２は、パワースプリッタ５５ａ２において合波干渉する第１分岐光と第２分岐光との間の各偏波の位相差の差（位相変動量ψｅｒｒｏｒ）を緩和する複屈折率を有する。
【００４０】
本実施例に係る復調器５０ｂは、４相差動位相変調（ＤＱＰＳＫ：Differential Quadrature Phase Shift Keying）された信号を復調する。このように、実施例１，２に係る復調器は、ＤＱＳＰＫ信号の復調器として用いることができる。
【００４１】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】実施例１に係る復調器を含む差動位相変調光伝送システムの全体構成を説明するブロック図である。
【図２】実施例１に係る復調器の詳細を説明するブロック図である。
【図３】複屈折媒体を用いた場合の効果を説明するための図である。
【図４】入射光に対して複屈折媒体の結晶ｃ軸を傾斜させた場合の復調器の模式的ブロック図である。
【図５】入射光を軸として複屈折媒体を回転させることが可能な複屈折率調整手段について説明するための斜視図である。
【図６】実施例２に係る復調器のブロック図である。
【図７】実施例３に係る復調器のブロック図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０  光源
２０  位相変調器
３０  波長合波器
４０  波長分波器
５０  復調器
５１  パワースプリッタ
５２  ミラー
５３  位相調整媒体
５４  複屈折媒体
５５  パワースプリッタ
５６  プリズムミラー
６０  受信機
６１，６２  フォトダイオード
７１  位相変調信号
７２  第１分岐光
７３  第２分岐光
７４，７５  復調信号
１００  光伝送システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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